CO2: Tecnologia de Captura em Sólidos Adsorventes E Q U I P A Q 1 F Q I 0 1 _ 1 : E S T U D A N T E S & A U T O R E S : F R A N C I S C A L E A L G E R S O N T R I S T Ã O H E L E N A C R U Z H U G O M A R Q U E S I N Ê S N E T O L Í G I A C A M P O S M A R C E L O A P O L I N Á R I O V Í T O R T E L H E I R O S U P E R V I S O R : J O Ã O B A S T O S M O N I T O R A : A L B E R T I N A R I O S
Sumário Introdução Propriedades do Dióxido de Carbono Problemática do CO 2 Sólidos Adsorventes Aplicações Industriais Análise comparativa
Introdução O dióxido de carbono (CO 2 ), é essencial para a existência da vida no planeta, no entanto, a sua emissão para a atmosfera está a aumentar cada vez mais tornando-se prejudicial para o meio ambiente. Este trabalho tem como objetivo expor uma inovadora solução para este problema: A captura de CO 2 em sólidos adsorventes.
Propriedades do Dióxido de Carbono Gás à temperatura ambiente Indispensável para a vida (fotossíntese e respiração) Mais denso e tóxico que o Oxigénio (O 2 ) Aplicações do dia-a-dia mundano Figura 1: Molécula de CO 2
Problemática do CO 2 O dióxido de carbono é libertado para a atmosfera como um gás de efeito de estufa devido à queima de combustíveis fosseis, contribuindo para o Aquecimento Global. Desde a Revolução Industrial, a concentração deste gás na atmosfera aumentou exponencialmente, como se pode ver na Figura 2.
Problemática do CO 2 (Cont.) Aumento do Efeito de Estufa Aumento da temperatura média global (Figura 3) Figura 2: Concentração de CO 2 na atmosfera Figura 3: Variação da temperatura global nos últimos 130 anos Solução: Captura por sólidos adsorventes de origem alcalina e alcalino-terrosa
Sólidos Adsorventes Sólidos capazes de adsorver o CO 2 são essencialmente constituídos por metais alcalinos ou alcalino-terrosos Ortossilicato de lítio Zirconato de lítio Óxido de cálcio Potássio
Ortossilicato de Lítio Processo a altas temperaturas (existe uma temperatura ideal ) Figura 4: Análise térmica dinâmica do Li 4 SiO 4
Zirconato de Lítio Grande capacidade de adsorção de dióxido de carbono Indústria nuclear (composto estável e compatível) Altas velocidades e temperaturas Processo seletivo Matriz de expansão reduzida Processo reversível Li 2 ZrO 3 + CO2 Li 2 CO 3 + ZrO 2
Óxido de Cálcio Ciclos contínuos de adsorção Valor energético, entre outros Materiais calcificados Ca OH 2 CaO + H 2 O 4Al(NO 3 ) 3 2Al 2 O 3 + 12NO 2 + 3O 2 12CaO + 7Al 2 O 3 Ca 12 Al 14 O 33 Figura 5: Reação de formação do Ca 12 Al 14 O 33
Óxido de Cálcio (Cont.) Figura 6: Produção de Ca 12 Al 14 O 33
Potássio Eficácia na adsorção de dióxido de carbono Grandes taxas de conversão Processo a grande escala
Aplicações Industriais Desde os anos 40 que têm sido desenvolvidos produtos químicos para remover o dióxido de carbono Técnicas de captura pós-combustão (Figura 7) Unidades de produção gasosa Figura 7: Captura de dióxido de carbono pós-combustão
Análise Comparativa Cada sólido adsorvente escolhido dependerá da finalidade do processo químico Avaliação comparativa entre os possíveis adsorventes, que possibilite concluir sobre a sua eficácia, tendo em conta as condições de operação exigidas (Figura 8, Figura 9 e Figura 10)
Análise Comparativa (Cont.) Figura 8: Gráfico comparativo entre o ortossilicato de lítio e o zirconato de lítio: peso do composto em função do tempo (min) de exposição a 20% de CO2 Figura 9: Gráfico comparativo entre o ortossilicato de lítio e o zirconato de lítio: peso do composto em função do tempo (min) de exposição a 2% CO2
Análise Comparativa (Cont.) Em suma, a temperatura, a concentração de dióxido de carbono e de agua são os principais fatores a ter em conta quando pretendemos determinar o adsorvente adequado às características do processo desejado Figura 10:Taxa de adsorção de CO2 e de H2O em função da temperatura Esta é uma inovadora tecnologia de captura de CO 2, relativamente recente e ainda em desenvolvimento, no entanto, encontra-se em expansão